關于仿真的合理及準確性、試驗的真實客觀性,仿真or試驗?

首先,應明確合理和準確這是兩個不同概念,兩者不能混為一談,仿真在一定范圍內(nèi)可以做到合理,但沒有任何一個仿真可以說就是百分之百準確的。

目前,很多從事設計或仿真的人員總是質疑仿真結果數(shù)據(jù),甚至直接“不相信仿真”,那么既然有這種疑問,我也曾想過出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么呢?仿真就這么不靠譜嗎?我認為至少有如下幾點值得探討,

其一,仿真模型的建立是基于對實際問題的合理假設的前提之上的,正如世界上沒有兩片相同的樹葉之道理,要想將仿真模型建立的和實際模型一樣,是不切實際的想法。基于此,仿真中邊界條件的設置、材料本構模型的設置、接觸約束等各個前處理步驟都會產(chǎn)生誤差。這是仿真誤差的來源之一。

其二,常見的有限元仿真是基于拉格朗日的網(wǎng)格計算算法,材料依附于網(wǎng)格之上隨網(wǎng)格的流動而發(fā)生變形。因此,網(wǎng)格設置的系數(shù)或致密也會影響計算結果的精確性,這方面衍生出了很多網(wǎng)格處理方面的論文,本質上有限元仿真本就是利用有限單元離散并積分來模擬真實世界的,這部分的系統(tǒng)誤差不可避免。為此,我們可以說我的這個仿真結果非常精確,其誤差僅有1%,或者0.1%等,但總是無法達到100%的,這是結果的準確性描述。

其三,我認為這也是最重要的,很多時候仿真結果的不準確性我們都歸結于誤差,我在想“誤差”有這么倒霉嗎?誠然,上述原因是誤差的由來有理有據(jù),但那些明顯是不合理甚至是錯誤的結果你也歸結與“誤差”,我真是替“誤差”叫冤。仿真模型的誤差性分析首要是基于模型本身是正確的前提下的,模型本身邊界、接觸、約束設置的不合理和模型本身邊界、接觸、約束設置的簡化是兩碼事。因此,我認為仿真模型的建立是建立在對所需模擬問題的合理、科學的假設下的,模型建立的準確性是保證模型仿真結果的準確性的必要條件。

其四,我認為仿真是一種研究、解決實際問題的科學手段,它有它的意義和價值,其與推崇通過試驗手段解決問題的思想兩者并不矛盾,相反,兩者應當是互為補充的關系。試驗條件的復雜性、試驗過程的不可逆性、試驗條件難以完全統(tǒng)一等客觀因素同樣使得試驗結果存在誤差。

其五,依據(jù)第四點,我認為做仿真之前,應當試驗先行,應當了解實際試驗中它的實現(xiàn)過程、方法與結果(如果結果可以通過試驗完成的話),在此基礎之上,將試驗過程抽離出來建模物理模型,對其邊界、接觸、約束進行合理假設,最后通過驗證性的試驗證明以上仿真模型基于此種假設簡化之下是合理的,那么這個仿真模型才可以說是準確的。所以,做仿真并不是建一個模型得出一堆花花綠綠的結果云圖就完事的。其背后依托的仍然是科學的理論知識,諸如有限單元法、四大力學(學機械的應該都有被其支配的恐懼吧)、微積分原理等。如果我們將這一塊做好,何嘗別人還會說你的仿真結果都是扯淡呢?

綜上,仿真與試驗應是相輔相成的,試驗做不到的可以通過仿真進行合理分析,仿真得出的結果也應當接受試驗的檢驗。兩者都是研究實際問題的一種科學手段。本人愚見,想要完美解決實際問題,將兩者融會貫通才是正道,貶低其中之一都是偏方。

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